Erken Gözlemler ve Influenza Araştırmaları: İnsanlık tarihi boyunca grip salgınları binlerce can aldı. 1918 İspanyol Gribi gibi büyük pandemiler, bilim insanlarını virüsü anlamak için motive etti. 1933’te Richard Shope’in hayvanlarda ve kısa süre sonra Thomas Francis Jr. ve ekiplerinin laboratuvarda influenza virüsünü izole etmesiyle (influenza A virüsü) grip araştırmaları hız kazandı. Erken dönemlerde virüsün yüzeyindeki hemaglütinin (HA) ve nöraminidaz (NA) adındaki iki önemli proteini tanımlandı. NA enzimine dikkat edildi çünkü virüsün salgınını devam ettirebilmesi için enfekte hücreden yeni virüs parçacıklarını “serbest bırakması” gerekiyordu. 1960’lı yıllarda geliştirilen amantadin ve rimantadin gibi ilaçlar grip A’yı engelleyen ilk antiviraller oldu; ancak bu ilaçlar yalnızca influenza A’ya etkiliydi, yan etkileri yüksekti ve hızla direnç oluşumu sağladı. Bu sınırlamalar, virüs üzerindeki başka hedefler arayışını hızlandırdı. Özellikle 1970’lerde bilim insanları nöraminidazın sialik asit gibi şekere benzeyen moleküllerle etkileşerek virüsü serbest bıraktığını fark etti. Bu dönemde, sialik asit analogu olan DANA molekülünün (2-deoksi-2,3-didehidro-N-asetilneuraminik asit) NA’yı zayıf da olsa engelleyebildiği keşfedildi; bu, NA’yı hedefleyen ilaç geliştirme fikrinin tohumunu attı.
Nöraminidaz Yapısının Çözülmesi ve İlham: 1980’lerin başında nöraminidaz enziminin kristal yapısı çözüldü (Peter Colman ve Joseph Varghese liderliğinde 1983). Bu yapı, virüsün NA enzimindeki aktif merkezin üç boyutlu haritasını gösteriyordu. Araştırmacılar bilgisayar destekli ilaç tasarımıyla, bu aktif merkezde negatif yüklü bir bölge ve tutucu Glu119 kalıntısı gibi kilit amino asitler olduğunu fark ettiler. Pasif olarak bilgi alan Avustralyalı Biota şirketi ekibi (Peter Colman, Joseph Varghese ve işbirlikçileri) bu içgörüyle sialik asit tabanlı moleküller tasarladı. Örneğin moleküldeki 4. karbona bir guanidin grubu ekleyerek güçlü bir pozitif yük yerleştirdiler; bu grup, Glu119 ile güçlü bir tuz köprüsü kurdu ve etkinliği 100 kat artırdı. Böylece ilk güçlü NA inhibitörü zanamivir (Relenza) keşfedildi (1989). Zanamivir, laboratuvarlarda çok başarılı olsa da büyük bir sorun vardı: Doğrudan ağızdan emilmiyor, bu yüzden burun spreyi veya inhale formda kullanılması gerekiyordu. Yine de zanamivir, NA inhibisyonuyla grip tedavisinde işe yarayabileceğini kanıtlamış oldu. Bu başarı, benzer hedefle ancak ağızdan alınabilecek bir ilaç bulma fikrini ateşledi.
Gilead Bilim İnsanlarının İlhamı ve İlk Adımlar: 1990’ların başında ABD’li Gilead Sciences şirketinde antiviral ilaçlar geliştiren bir ekip bir kez daha bu fikre yöneldi. Gilead CEO’su John C. Martin, HIV ilaçlarındaki başarıların ardından gribe karşı da benzer etki sağlayacak bir antiviral ihtiyacının bilincindeydi. Bilim insanları arasında Norbert Bischofberger (Gilead Araştırma Başkan Yardımcısı) ve ilaç tasarımcıları (Choung Kim, Dirk Mendel ve başkaları) bu hedefte çalışmaya başladı. Önce laboratuvarda inen nöraminidaz inhibitörleri literatürü ve zanamivir yapılarını incelediler. Amaç, zanamivir kadar etkili olup vücutta kolay emilebilen bir molekül bulmaktı. Hemoglobinler arasındaki geçiş sürecini taklit eden “geçiş durumu analogu” tasarımı benimsendi: Enzim aktif merkeziyle güçlü bağ kuracak ancak daha az polar özellikte yeni bir kimyasal iskelet kullanılacaktı. Bu süreçte Japon bilim insanı Yoshikazu Hitomi gibi NA yapıları üzerinde çalışanlar da katkıda bulundu; Hitomi’nin çözdüğü nöraminidaz yapıları, Gilead ekibinin molekül tasarımı için ilham kaynağı oldu.
Gilead ekibi, sialik asitin halkası yerine daha sert bir karboksiklik halka (carbon-halyer) düşündü ve yan kısımlarına lipofil (yağda çözünebilir) gruplar ekledi. Bu tasarımla, halkadaki bazı polar –OH veya –NH gruplar çıkarılacak, yerine uzun zincirli karbon grupları eklenecekti. Tahminleri doğru çıktı: Tamamlanan molekül GS 4071 adıyla literatüre geçti. GS 4071, laboratuvarda nöraminidazı Zanamivir’e benzer güçte engelliyordu (k değerleri yaklaşık 1 nM civarında bulundu) ve Grip A/B virüslerini kültürde çok zayıflatıyordu. Ancak GS 4071’in bir problemi vardı: Kendi başına çok polar yapısına rağmen ağızdan emilim oranı düşüktü (örneğin farede %5 civarı). Bu nedenle Gilead kimyagerleri bir “prodrugu” denedi: GS 4071’in etil ester formunu geliştirdiler. Bu bileşik GS 4104 adını aldı. GS 4104, ağızdan kolayca emilip vücutta hidrojenesterazlarca hızla GS 4071’e dönüştürülüyordu. Hayvan deneyleri çok umut vericiydi: Tek bir ağız dozu GS 4104, GS 4071’i fare, köpek ve gelincik atı gibi farklı türlerde yüksek plazma düzeylerinde tutabiliyor, bunlar da NA enzimini %90 engellemeye yetecek kadar yüksekti. Ayrıca yapılan akciğer sıvısı analizlerinde GS 4071’in solunum yolu yüzeyine ulaştığı ve saatlerce etkisini sürdürdüğü görüldü.
Keşfin Duyurusu ve Kimyasal İlerlemeler: Bu gelişmeler 1996 sonbaharında açıklandı. Gilead’ın basın bülteninde, laboratuvarda çalışan Dr. Choung Kim GS 4104’ün farelerde yapılan testlerde çeşitli grip suşlarına karşı koruyucu ve tedavi edici etkisini yüzde 100 sağladığını aktardı. Norbert Bischofberger ise çalışmanın beş yılı aşkın bir çabanın sonucu olduğunu vurguladı. Basın açıklaması ilaca “yüzde 100’e varan hayatta kalma oranı” sağladığı ve “eksiksiz ölümcül veriler” elde edildiği gibi vurucu cümlelerle dikkat çekti. Gilead ekibi, GS 4104’ü “karbocyclic” (karbon halkalı) bir molekül olarak tanımladı; bu yapı, sialik asit benzeri gerçeğe çok benzese de aktif alanda yeni bölgelere uzanan bir “pentiyl” (beş karbonlu) yan zincir taşıyordu. Araştırma sırasında molekülün bağ kurduğu NA aktif bölgesinde önceki inhibitörlerden farklı boşlukların keşfedilmesi, bu ilacın tasarımına zemin hazırladı.
Kimyasalların laboratuvardan çıkarak hasta denemelerine ilerleyebilmesi için ilaç şirketi Roche ile iş birliği yapıldı. Gilead, 1996’da GS 4104’ün patentini Roche’a lisansladı. Roche dünyaya yayılmış ağını kullanarak hastalarda klinik deneyleri başlattı. 1997 ortalarında başlayan faz II-III denemeleri, 2.5 yıl gibi rekor bir sürede sonuçlandı. 1999 yılında FDA (ABD Gıda ve İlaç Dairesi) Tamiflu’nun (GS 4104’ün fosfat tuzu olan oseltamivir fosfat) yetişkin influenza tedavisi için onaylandığını duyurdu. Aynı dönemde Avrupa’da da ruhsat süreci hızla tamamlandı. Bu dönemde John Martin “Gilead’in icat ettiği bir ilaçtır” diyerek aslında bu başarının ardındaki stratejik vizyona vurgu yapıyordu.
Klinik Kullanım ve Pandemi Hazırlığı: Onaylandıktan sonra Tamiflu hızla dünyaya yayıldı. İlk yıllarda Roche’un pazar ağıyla dağıtıldı, Gilead ise araştırmalarını sürdürecek şekilde kar eden bir ortak rol üstlendi. Üretim için büyük miktarlarda şikimik asidine ihtiyaç doğdu; bu doğal bileşik geleneksel olarak Çin yıldızı kestanesi gibi bitkilerden elde ediliyordu, ancak Gilead sürdürülebilirlik için bakteri bazlı üretim yollarına yatırım yaptı. Tamiflu’nun 2005’te Endonezya’da kuş gribi (H5N1) salgını sırasında hızla “stratejik ilaç” ilan edilmesi dönüm noktası oldu. Pek çok hükümet, bağışıklıkta zayıf nüfuslar için antiviral bir son çare olarak toplu stoklama yaptı. O sırada ABD Savunma Bakanı Donald Rumsfeld’ın geçmişte Roche yönetiminde bulunması gazetelerde konuşulsa da, bilim insanları salgın yönetimi için işbirliğini önemsedi. Roche ve Gilead 2005’te patent ihtilaflarını bir kenara bırakarak ortak üretim ve planlama taahhütlerini açıkladılar; dev iş birliği kamu sağlığı bilinciyle taçlandırıldı.
Özellikle 2009 baharında patlayan domuz gribi (A/H1N1) pandemisi de Tamiflu’nun değerini vurguladı. Yeni virüs türü dünyaya yayıldığında Dünya Sağlık Örgütü ve birçok sağlık kurumu erken dönemde Tamiflu kullanımını önerdi. Klinik gözlemler, ilacın özellikle yaşlı, çocuk ve kronik hastalığı olanlarda komplikasyonları azalttığını, hastaneye yatış gereksinimini düşürdüğünü gösterdi. Eş zamanlı olarak baloxavir marboxil (bakmamavir) gibi tamamen yeni mekanizmalarla çalışan ilaçlar da piyasaya giriyordu; ancak neuraminidaz inhibitörleri hala en yaygın kullanıma sahipti. Avrupada ve Japonya’da Tamiflu öncelikli, Kuzey Amerika’da oseltamivir/zanamivir dengesi gözetilerek kullanım sürdürdü. Patentlerin sona ermesiyle 2010’lu yılların başından itibaren jenerikler pazara girmeye başladı (örneğin Cipla’nın Antiflu’su).
Bilimsel Merak ve Çağdaş Yaklaşımlar: Kırktan fazla yıldır süren araştırmalarda bilim insanları hâlâ yeni atılımlar peşindeler. COVID-19 salgını Tamiflu’nun etkili olmadığı SARS-CoV-2 virüsünde bu durumun influenza’dan farklı mekanizmaya bağlı olduğunu gösterse de, influenza A/B için antivirallerin önemi azalmadı. Son yıllarda deneysel çalışmalarda kombinasyon terapileri öne çıktı: Örneğin, Tamiflu ile antifungal itraconazole’in birlikte verilmesi laboratuvarlarda sinerjik etki verdi; bu, ilaca direnç gelişmiş grip suşlarıyla mücadelede yeni seçenekler sunabilir. Ayrıca Tamiflu molekülüne benzer yeni NA inhibitörleri üzerinde yapay zeka ve moleküler simülasyonlar kullanılarak iyileştirmeler deneniyor. Şikimik asit bazlı sentez yöntemleri bile biyoteknolojik gelişmelerle daha da optimizasyon kazanıyor.
